Вы видите в этой капле будто жидкий мрамор — а получился он из пересоленной воды. Она пересолена так сильно, что кристаллы выпадают, как только она начинает испаряться. Выпадение кристаллов — интересный процесс и одновременно интересный объект исследования.
Фото: pavel neznanov / unsplash.com
Фото: pavel neznanov / unsplash.com
Минеральные соли — настоящее бедствие для электростанций. Электроэнергия производится из тепловой, и в системах охлаждения генераторов циркулируют огромные массы воды. Средняя электростанция прогоняет сквозь себя за год 4,5 млрд литров!
Но даже самая чистая вода содержит минеральные соли, пусть и в мизерных количествах. Соли откладываются в трубах и очень досаждают энергетикам. Развитые экономики ежегодно теряют $100 млрд от снижения пропускной способности и теплоотдачи в системах охлаждения электростанций.
Чтобы справиться с этой проблемой, нужно обратить внимание не на состав воды, а на поверхности, которую она охлаждает.
В ходе недавнего исследования ученые из Массачусетского технологического института обнаружили, что форма кристаллов зависит от строения поверхности на микро- и наноуровне. Если поверхность испещрена микроколодцами, вода равномерно разливается по ней. Тогда и кристаллы покрывают поверхность ровным слоем. Но если поверхность покрыта нанотрещинами, кристаллы растут вверх, и соляные отложения принимают форму слона или медузы. Этих мелких тварей гораздо проще удалить с поверхности, а иногда они просто сами смываются.
Массачусетские исследователи заставили зооморфные кристаллы плясать и кататься, меняя температурный режим в экспериментальной трубе. Вышло забавно, но делали они это не для развлечения. Разыгрывая все эти представления с участием поверхностей разного строения, температуры и скорости нагрева, танцами кристаллов, они имели своей целью создать принципиально новую систему охлаждения генераторов, в которой могла бы циркулировать даже не пресная, а морская вода, а ее запасы бесконечны.
По материалам статьи «Crystal Critters: Self-ejection of Crystals from Heated, Superhydrophobic Surfaces»; Samantha A. McBride, Henri-Louis Girard, Kripa K. Varanasi; журнал Science Advances, апрель 2021 г.